專利名稱：半導(dǎo)體發(fā)光元件、發(fā)光裝置、照明裝置、顯示裝置、信號(hào)燈器和道路信息裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體發(fā)光元件、具備該半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光裝置、具備該發(fā)光裝置的照明裝置、顯示裝置、信號(hào)燈器以及道路信息裝置，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件是在基板上形成了對(duì)η型半導(dǎo)體層、活性層以及ρ型半導(dǎo)體層進(jìn)行層壓的半導(dǎo)體層。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在，與作為光源而被使用的熒光燈或白熾燈等相比，作為光源的發(fā)光二極管由于其省電且壽命長的原因而備受矚目，所述發(fā)光二極管不僅用于照明光源，而且也被用于照明開關(guān)、后退燈光源、燈飾光源、娛樂設(shè)備的裝飾等廣泛的領(lǐng)域中。這種發(fā)光二極管具有根據(jù)用途可以發(fā)出藍(lán)色、藍(lán)綠色、綠色、紅色等所需要的單色光的發(fā)光二極管；或者以一個(gè)組件發(fā)出紅色、綠色、藍(lán)色的多色光的發(fā)光二極管。另外，通過與熒光體的組合而能夠發(fā)出白色光的發(fā)光二極管也被制成了產(chǎn)品。例如，已公開了一種具有良好的發(fā)光效率以及發(fā)光光度的白色的發(fā)光二極管(發(fā)光裝置)(參照日本特開2004-161789號(hào)公報(bào))，其具備對(duì)LED芯片(半導(dǎo)體發(fā)光元件)進(jìn)行包圍的包圍部，并包括因規(guī)定波長的光而被激發(fā)發(fā)光的熒光體。

發(fā)明內(nèi)容
但是，日本特開2004-161789號(hào)公報(bào)中的發(fā)光二極管(發(fā)光裝置)在組件內(nèi)具備一個(gè)LED芯片(半導(dǎo)體發(fā)光元件)，為了獲得所希望的亮度，需要對(duì)外部電路進(jìn)行設(shè)計(jì)以使其中有對(duì)應(yīng)于該亮度的電流流過。另外，為了在靜電或過電壓中保護(hù)發(fā)光二極管，需要在外部電路上連接作為保護(hù)元件的齊納二極管等，這是引起部件件數(shù)的增加和成本提高的主要原因。特別是在使用多個(gè)發(fā)光二極管的裝置等中，由于對(duì)應(yīng)于發(fā)光二極管的數(shù)量，齊納二極管等保護(hù)元件的數(shù)量也會(huì)增加，因此，從部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或者降低成本的觀點(diǎn)看已經(jīng)產(chǎn)生了問題。本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，其目的在于提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件、具備該半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光裝置、具備該發(fā)光裝置的照明裝置、顯示裝置、信號(hào)燈器以及道路信息裝置，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件不用在外部設(shè)置保護(hù)元件就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件為，一種在基板上形成了對(duì)η型半導(dǎo)體層、活性層以及ρ 型半導(dǎo)體層進(jìn)行層壓的半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備第一焊接電極，其與所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或者ρ型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接；第一電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上；第二焊接電極和第一電極，其以隔開的方式形成在該第一電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第一配線層，其用于對(duì)該第一電極和所述半導(dǎo)體層的另一種類型的層進(jìn)行連接。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的特征為，具備其他半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上；第二配線層，其用于對(duì)所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層和所述其他半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接，并且對(duì)所述半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層和所述其他半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的特征為，具備第二電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上；所述第一焊接電極和第二電極，其以隔開的方式形成在該第二電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第三配線層，其用于對(duì)該第二電極和所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或者ρ型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的特征為，所述基板為矩形形狀，在所述基板的一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成所述半導(dǎo)體層；在所述基板的另一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成所述焊接電極；在所述基板周邊的至少一邊的附近，形成有所述電阻用的η型半導(dǎo)體層。本發(fā)明的半導(dǎo)體發(fā)光元件的特征為，所述電阻用的η型半導(dǎo)體層的電阻值為 100 Ω 5000 Ω。本發(fā)明的發(fā)光裝置的特征為，具備所述發(fā)明的任意一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件；以及用于收納該半導(dǎo)體發(fā)光元件的收納部。本發(fā)明的照明裝置的特征為，具備所述發(fā)明的發(fā)光裝置。本發(fā)明的顯示裝置的特征為，具備所述發(fā)明的發(fā)光裝置。本發(fā)明的信號(hào)燈器的特征為，具備所述發(fā)明的發(fā)光裝置。本發(fā)明的道路信息裝置的特征為，具備所述發(fā)明的發(fā)光裝置。在本發(fā)明中，具備第一焊接電極，其與半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或ρ型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接；第一電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與半導(dǎo)體層分開并形成在基板上；第二焊接電極和第一電極，其以隔開的方式形成在該第一電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第一配線層，其用于對(duì)該第一電極和半導(dǎo)體層的另一種類型的層進(jìn)行連接。由此，相對(duì)于LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)而串聯(lián)連接了利用η型半導(dǎo)體層的電阻元件，由于在一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件內(nèi)也包括電阻元件，因此不需要用于設(shè)定電流值的外部電阻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的進(jìn)一步減少、節(jié)省空間或者降低成本，并且也不需要為了獲得所希望的亮度而對(duì)于在LED中流動(dòng)的電流進(jìn)行設(shè)定的電路設(shè)計(jì)，僅通過施加預(yù)先規(guī)定的電壓就能夠獲得所希望的亮度。在本發(fā)明中，具備其他半導(dǎo)體層，其與半導(dǎo)體層分開并形成在基板上；第二配線層，其用于對(duì)該半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層和其他半導(dǎo)體層的ρ型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接，并且對(duì)該半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層和其他半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接。即、用配線層對(duì)一個(gè)半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層和其他半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接，并且用配線層對(duì)一個(gè)半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層和其他半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接。通過在一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件內(nèi)形成了逆向并列連接的一對(duì)LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)，從而在將一個(gè)LED結(jié)構(gòu)作為發(fā)光元件進(jìn)行使用時(shí)，由于其他的LED結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)該一個(gè)LED結(jié)構(gòu)所施加的靜電和過電壓，因此不用在外部設(shè)置保護(hù)元件就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)。另外，也能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或者降低成本等。在本發(fā)明中，具備第二電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與半導(dǎo)體層分開并形成在基板上；第一焊接電極和第二電極，其以隔開的方式形成在第二電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第三配線層，其用于對(duì)第二電極和半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或者P型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接。由此，相對(duì)于LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)而串聯(lián)連接有多個(gè)利用η型半導(dǎo)體層的電阻元件，可以擴(kuò)大電阻元件值的調(diào)節(jié)范圍，并且不需要為了獲得所希望的亮度而對(duì)于在LED中流動(dòng)的電流進(jìn)行設(shè)定的電路設(shè)計(jì)，僅通過施加預(yù)先規(guī)定的電壓就能夠獲得所希望的亮度。在本發(fā)明中，基板為矩形形狀，在基板的一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成半導(dǎo)體層，在基板的另一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成焊接電極，在基板周邊的至少一邊附近，形成有電阻用的η型半導(dǎo)體層。由此，可以在一個(gè)組件內(nèi)組裝兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)以及兩個(gè)電阻元件，由于一個(gè)LED結(jié)構(gòu)作為在靜電或過電壓中能保護(hù)另一個(gè)LED結(jié)構(gòu)的保護(hù)元件而發(fā)揮功能，因此不需要外部電路，就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)，并且可以制成僅通過施加規(guī)定電壓就能夠獲得所希望亮度的半導(dǎo)體發(fā)光元件。在本發(fā)明中，電阻用的η型半導(dǎo)體層的電阻值為100 Ω 5000 Ω。電阻值可以通過改變?chǔ)切桶雽?dǎo)體層的長度、寬度或厚度而達(dá)到期望值。由此，不需要為了獲得所希望的亮度而對(duì)于在LED中流動(dòng)的電流進(jìn)行設(shè)定的電路設(shè)計(jì)，僅通過施加預(yù)先規(guī)定的電壓就能夠獲得所希望的亮度。在本發(fā)明中，發(fā)光裝置中收納有上述的半導(dǎo)體發(fā)光元件。由此，可以在靜電和過電壓下得到保護(hù)，另外，可以提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或降低成本的發(fā)光
直ο在本發(fā)明中，通過具備上述的發(fā)光裝置，可以在靜電和過電壓下得到保護(hù)，而且， 還可以提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或降低成本的照明裝置、顯示裝置、信號(hào)燈器或道路信息裝置。根據(jù)本發(fā)明，由于相對(duì)于LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)而串聯(lián)連接了利用η型半導(dǎo)體層的電阻元件，在一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件內(nèi)也包括電阻元件，因此不需要用于設(shè)定電流值的外部電阻，就能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的進(jìn)一步減少、節(jié)省空間或降低成本，并且不需要為了獲得所希望的亮度而對(duì)于在LED中流動(dòng)的電流進(jìn)行設(shè)定的電路設(shè)計(jì)，僅通過施加預(yù)先規(guī)定的電壓就能夠獲得所希望的亮度。


圖1為表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件的平面結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。圖2為表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件的截面結(jié)構(gòu)之一例的截面圖。圖3為實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件的電路圖。圖4為表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件的配置例的模式圖。圖5為表示半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序的說明圖。圖6為表示半導(dǎo)體發(fā)光元件的制造工序的說明圖。圖7為表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體發(fā)光元件的配置例的模式圖。圖8為表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體發(fā)光元件的配置例的模式圖。圖9為表示本實(shí)施方式的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。圖10為表示本實(shí)施方式的照明裝置結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。圖11為表示本實(shí)施方式的顯示裝置結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。
圖12為表示本實(shí)施方式的信號(hào)燈器結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。圖13為表示本實(shí)施方式的道路信息裝置結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)表示其實(shí)施方式的附圖來說明本發(fā)明。圖1是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件100的平面結(jié)構(gòu)之一例的模式圖，圖2是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件100 的截面結(jié)構(gòu)之一例的截面圖，圖3是實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件100的電路圖，圖4是表示實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件100的配置例的模式圖。另外，圖2為，用圖1中的連線來表示符號(hào)A L部分的縱截面。另外，圖4是模式化地表示圖1的平面結(jié)構(gòu)的圖，例如， 雖然配線層7具有寬度，但為了方便而用線段表示。本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件100 (以下也稱為“發(fā)光元件”)為，以規(guī)定的尺寸將形成了多個(gè)發(fā)光元件的晶片切成長方體形狀并對(duì)各個(gè)發(fā)光元件進(jìn)行分離，例如為LED芯片。在圖1以及圖2中，1為藍(lán)寶石基板。藍(lán)寶石基板1(以下稱為“基板”)俯視為矩形形狀，其橫豎尺寸例如為0. 35mm左右，但其尺寸并不僅限于此。如圖1及圖4所示，發(fā)光元件100在矩形形狀的基板1的一個(gè)對(duì)角線上的角部附近，分別分開并形成有LED(LED1、2)結(jié)構(gòu)，所述LED結(jié)構(gòu)是由對(duì)η型半導(dǎo)體層20、活性層(未圖示)以及P型半導(dǎo)體層3進(jìn)行層壓的半導(dǎo)體層而構(gòu)成的。另外，在基板1的另一個(gè)對(duì)角線上的角部附近，分別形成有俯視為圓形的焊接電極(焊接襯墊)71、71。焊接電極71是用于焊接電線的電極，所述電線用于連接發(fā)光元件100和外部電路(外部電極或?qū)Ь€等)。 另外，在基板1的互相對(duì)置的邊緣附近，形成了由η型半導(dǎo)體層(電阻元件)22、21所構(gòu)成的電阻元件R1、R2。如圖3及圖4所示，一個(gè)焊接電極71通過配線層7，與由η型半導(dǎo)體層22所構(gòu)成的電阻元件Rl的一端進(jìn)行連接。而電阻元件Rl的另一端通過配線層7，與LEDl的陰極以及LED2的陽極進(jìn)行連接。另外，另一個(gè)焊接電極71通過配線層7，與由η型半導(dǎo)體層21所構(gòu)成的電阻元件R2的一端進(jìn)行連接。電阻元件R2的另一端通過配線層7，與LEDl的陽極以及LED2的陰極進(jìn)行連接。在圖1以及圖2中，符號(hào)A B的部分表示一個(gè)焊接電極71，符號(hào)C D的部分表示電阻元件Rl用的η型半導(dǎo)體層22，符號(hào)E F的部分表示LED結(jié)構(gòu)(LEDl)，符號(hào)I J 的部分表示電阻元件R2用的η型半導(dǎo)體層21，符號(hào)K L的部分表示另一個(gè)焊接電極71。圖1及圖2所示的LED結(jié)構(gòu)為，在基板1上，按照AlN緩沖層(未圖示)、厚度約 2 μ m的不摻雜GaN層(未圖示)、n型半導(dǎo)體層20、活性層(未圖示)、p型半導(dǎo)體層3的順序進(jìn)行層壓。例如，η型半導(dǎo)體層20由大約為2 μ m左右的n-GaN(氮化鎵)層、n-AlGalnN 包層等組成。另外，活性層由GaN/InGaN-MQW(Multi-quantum Well、多重量子阱層)型活性層等組成。另外，P型半導(dǎo)體層3由P-AlGaInN層、大約0. 3 μ m左右的p_GaN層、作為接觸層的P-InGaN層等組成。由此，形成了化合物半導(dǎo)體層，并形成了作為半導(dǎo)體層的LED結(jié)構(gòu) (LED 1、2)。另外，也可以是不會(huì)形成不摻雜GaN層的結(jié)構(gòu)。在ρ型半導(dǎo)體層3的上表面，形成有電流擴(kuò)散層4。例如，電流擴(kuò)散層4是具有導(dǎo)電性的透明膜即ITO膜(氧化銦錫膜)。半導(dǎo)體層的一部分通過蝕刻等去除了 ρ型半導(dǎo)體層3以及活性層從而露出了 η型半導(dǎo)體層20，在該η型半導(dǎo)體層20的表面上形成有η型歐姆電極5。歐姆電極5是通過例如真空蒸鍍而成膜為V/Au/Al/Ni/Au，再用剝離法進(jìn)行圖案形成，在氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w環(huán)境中加熱到大約500°C而形成的。歐姆電極5是與η型半導(dǎo)體層20進(jìn)行電連接的部分。另外，在圖2的示例中，雖然只圖示了一個(gè)半導(dǎo)體層(LED結(jié)構(gòu)、LED1)，但其他的半導(dǎo)體層(LED2)也有同樣的結(jié)構(gòu)。此外，在基板1上，與兩個(gè)半導(dǎo)體層(LED結(jié)構(gòu)、LEDU2)分開后，形成了電阻元件用的η型半導(dǎo)體層22、21。例如，η型半導(dǎo)體層22、21由大約2 μ m左右的n-GaN(氮化鎵) 層、n-AKialnN包層等組成。而且，在η型半導(dǎo)體層22、21的表面上間隔適當(dāng)?shù)拈L度后形成有η型歐姆電極5、5。在η型半導(dǎo)體層22、20、21、ρ型半導(dǎo)體層3以及電流擴(kuò)散層4等的側(cè)面以及上表面、且未形成η型歐姆電極5的部分上，形成了作為保護(hù)膜的例如SW2膜6。在η型半導(dǎo)體層22、21中的一個(gè)η型歐姆電極5上，形成有焊接電極71。例如， 可以通過真空蒸鍍對(duì)Ti/Au進(jìn)行成膜而形成焊接電極71。由于焊接電極71的材料可使用 Ti/Au，因此機(jī)械強(qiáng)度優(yōu)良且易于進(jìn)行焊接，并且難以剝離。另外，作為焊接電極71的材料， 也可以使用Ni/Au等金屬。η型半導(dǎo)體層22、21的另一個(gè)η型歐姆電極5將通過配線層7，與在η型半導(dǎo)體層 20和電流擴(kuò)散層4上所形成的η型歐姆電極5進(jìn)行電連接。例如，可以通過真空蒸鍍對(duì)Ti/ Au進(jìn)行成膜而形成配線層7。下面對(duì)本實(shí)施方式1的半導(dǎo)體發(fā)光元件100的制造方法進(jìn)行說明。圖5以及圖6 是表示半導(dǎo)體發(fā)光元件100的制造工序的說明圖。如圖5Α所示，通過金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積法(M0-CVD法)，在基板(藍(lán)寶石基板)1上，最初在大約400°C使AlN緩沖層(未圖示) 進(jìn)行生長。之后生成LED結(jié)構(gòu)，該LED結(jié)構(gòu)是按照大約2 μ m的不摻雜GaN層、由大約2 μ m 的n-GaN層和n_AWaInN包層等組成的η型半導(dǎo)體層2、GaN/lnGaN_MQW型的活性層(未圖示)、p_AWaInN層、由大約0. 3 μ m左右的ρ-GaN層和作為接觸層的p-InGaN層等組成的ρ 型半導(dǎo)體層3的順序而形成的。對(duì)于從MO-CVD裝置中取出的基板1邊照射紫外線，邊加熱到大約400°C，從而進(jìn)行ρ型半導(dǎo)體層3的活化。如圖5B所示，通過光刻法和干法刻蝕，將光致抗蝕劑作為掩模，從而去除了在形成電阻元件R1、R2以及LED結(jié)構(gòu)(LED1、2)的位置上的ρ型半導(dǎo)體層3，并露出η型半導(dǎo)體層2。這時(shí)，以分開的方式形成了一對(duì)具有獨(dú)立的PN接合的島。另外，例如蝕刻的深度為 400nm,由蝕刻所形成的電阻元件Rl、R2用的η型半導(dǎo)體層2的厚度大約為2. 5 μ m。如圖5C所示，通過真空蒸鍍或?yàn)R射等的成膜法，將ITO膜(氧化銦錫膜)的透明的電流擴(kuò)散層4成膜為大約400nm，并且通過剝離法進(jìn)行圖案形成。如圖5D所示，通過真空蒸鍍成膜為V/Au/Al/Ni/Au，用剝離法進(jìn)行圖案形成，從而形成η型歐姆電極5。在殘留了膜的部分、即形成η型歐姆電極5的部分為，在電阻元件R1、 R2用的η型半導(dǎo)體層2表面上的間隔了適當(dāng)長度的部分、以及半導(dǎo)體層(LED結(jié)構(gòu))的η 型半導(dǎo)體層的歐姆接合部分。在圖案形成后，在氮?dú)夂脱鯕獾幕旌蠚怏w環(huán)境中通過舒布爐 (Schube furnace)加熱到大約500°C，并同時(shí)進(jìn)行η型歐姆電極5以及電流擴(kuò)散層4的退火。
接著，如圖6E所示，為了進(jìn)行兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)(LED1、2)的電分離以及由η型半導(dǎo)體層組成的兩個(gè)電阻元件的電分離，而通過光刻法和干法刻蝕，對(duì)η型半導(dǎo)體層2進(jìn)行蝕刻直到露出藍(lán)寶石基板1為止。通過該蝕刻，形成了構(gòu)成一部分LED結(jié)構(gòu)的兩個(gè)分開的η型半導(dǎo)體層20、以及作為電阻元件的長度大約為270 μ m且寬度大約為15 μ m的η型半導(dǎo)體層
22,21ο如圖6F所示，通過等離子體CVD，將SiO2膜在全部的表面上進(jìn)行成膜。之后，通過稀釋氫氟酸，將設(shè)置了焊接電極71的部分、LED之間的配線部分、電阻元件的配線部分、以及元件(LED芯片)分離部分上的SiO2膜進(jìn)行去除。如圖6G所示，利用真空蒸鍍成膜為Ti/Au，通過剝離法進(jìn)行圖案形成，從而形成焊接電極71、配線層7。由此，完成了形成有多個(gè)LED芯片的LED晶片，所述LED芯片在一個(gè)組件(LED芯片)內(nèi)將兩個(gè)電阻元件R1、R2和兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)(LED1、2)進(jìn)行逆向并列連接。之后，通過激光劃線將元件(LED芯片)進(jìn)行分離，從而制成半導(dǎo)體發(fā)光元件(LED 芯片)O根據(jù)上述實(shí)施方式，由于在一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件100內(nèi)構(gòu)成了逆向并列連接的一對(duì)LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)，因此當(dāng)將一個(gè)LED結(jié)構(gòu)(例如LED1)作為發(fā)光元件進(jìn)行使用時(shí)， 由于其他LED結(jié)構(gòu)(例如LED2)可以減少對(duì)該一個(gè)LED結(jié)構(gòu)所施加的靜電和過電壓，因此不用在外部設(shè)置保護(hù)元件就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)。另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或降低成本。另外，在基板1上具有作為電阻元件的η型半導(dǎo)體層22、21，所述η型半導(dǎo)體層22、 21是與LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)分開而形成的、且具有適當(dāng)?shù)拈L度、寬度以及厚度。在作為該電阻元件的η型半導(dǎo)體層22、21的表面上，以隔開的方式而形成有焊接電極71、以及連接在配線層7上的η型電極5。由此，相對(duì)于逆向并列連接的一對(duì)LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)而串聯(lián)連接了利用η型半導(dǎo)體層22、21的電阻元件Rl、R2，由于在一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件100內(nèi)還包括電阻元件R1、R2，因此不需要用于設(shè)定電流值的外部電阻，就能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的進(jìn)一步減少或降低成本。在上述實(shí)施方式中，電阻元件用的η型半導(dǎo)體層22、21的長度、寬度以及厚度分別為大約27(^111、15 4 111以及2.5 4 111。電阻值r可以由下式求出，S卩、r =比電阻X長度+ 截面積，由于η型半導(dǎo)體層22、21的比電阻大約為5. OOX 10_3Ω cm，因此電阻值r大約為 360 Ω。由于η型半導(dǎo)體層22、21為電串聯(lián)連接，因此半導(dǎo)體發(fā)光元件100內(nèi)的電阻值大約為720 Ω。另外，通過適當(dāng)改變?chǔ)切桶雽?dǎo)體層22、21的雜質(zhì)濃度、長度、寬度或者厚度，從而能夠使半導(dǎo)體發(fā)光元件100內(nèi)的電阻值例如為100 Ω 5000 Ω。通過將半導(dǎo)體發(fā)光元件 100內(nèi)的電阻值設(shè)定為100Ω 5000Ω，可以提供一種根據(jù)電源電壓而發(fā)出所希望亮度的半導(dǎo)體發(fā)光元件。當(dāng)電阻值小于100 Ω時(shí)，過電流會(huì)在半導(dǎo)體發(fā)光元件100內(nèi)流過，因而必須使用較低的電源電壓。另外，當(dāng)電阻值超過5000 Ω時(shí)，則電流值變小而無法獲得足夠的亮度，因而必須使用較高的電源電壓。由此，不需要為了獲得所希望的亮度而對(duì)在LED中流動(dòng)的電流進(jìn)行設(shè)定的電路設(shè)計(jì)，僅通過施加預(yù)先規(guī)定的電壓就能夠獲得所希望的亮度。另外，在上述實(shí)施方式中，基板1呈矩形形狀，在基板1的一個(gè)對(duì)角線上的角部附近，分別形成有LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)，在基板1的另一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成有焊接電極71，在基板1的相對(duì)置的兩個(gè)邊的附近，形成有電阻元件用的η型半導(dǎo)體層22、 21。由此，可以在一個(gè)組件內(nèi)組裝兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)以及兩個(gè)電阻元件，由于一個(gè)LED結(jié)構(gòu)會(huì)作為在靜電或過電壓中能保護(hù)另一個(gè)LED結(jié)構(gòu)的保護(hù)元件而發(fā)揮功能，因此不需要外部電路，就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)，從而可以制成僅通過施加規(guī)定電壓就能夠獲得所希望亮度的半導(dǎo)體發(fā)光元件。另外，雖然通常以使直流電流流動(dòng)的方式而對(duì)發(fā)光二極管進(jìn)行電路設(shè)計(jì)，但由于本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光元件100是逆向并列連接兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)而形成的，因此驅(qū)動(dòng)電壓不受直流電壓的限制而能夠施加交流電壓，并能夠進(jìn)行交流驅(qū)動(dòng)。(實(shí)施方式2)圖7是表示實(shí)施方式2的半導(dǎo)體發(fā)光元件101的配置例的模式圖。如圖4所示， 雖然實(shí)施方式1的結(jié)構(gòu)為，逆向并列連接了兩個(gè)LED結(jié)構(gòu)(LED1、2)，但并不僅限于此。實(shí)施方式2的結(jié)構(gòu)為，在實(shí)施方式1的LED1、2上分別并列連接了一個(gè)LED。即、如圖7所示，其結(jié)構(gòu)為，將并列連接的LED1、2，與并列連接的LED3、4進(jìn)行逆向并列連接。半導(dǎo)體發(fā)光元件101的制造方法為，除了形成四個(gè)分開的LED結(jié)構(gòu)之外，其他的點(diǎn)與實(shí)施方式1相同，因此省略其說明。由此，即使在假設(shè)一個(gè)LED結(jié)構(gòu)發(fā)生故障而不能發(fā)光的情況下，也可以利用并列連接的另一個(gè)LED結(jié)構(gòu)而繼續(xù)發(fā)光，因此半導(dǎo)體發(fā)光元件(LED芯片)不會(huì)完全熄燈而能夠持續(xù)發(fā)光。在上述的實(shí)施方式1、2中，雖然以分開的方式形成兩個(gè)作為電阻元件的η型半導(dǎo)體層，但是并不僅限于此。例如，也可以形成一個(gè)η型半導(dǎo)體層，來作為一個(gè)電阻元件。在上述實(shí)施方式2中，其結(jié)構(gòu)為，并列連接了 LED1、2，并且并列連接了 LED3、4，但是并不僅限于此，也可以串聯(lián)連接LED1、2，串聯(lián)連接LED3、4，并且將串聯(lián)連接的LED1、2與串聯(lián)連接的LED3、4進(jìn)行逆向并列連接。(實(shí)施方式3)圖8是表示實(shí)施方式3的半導(dǎo)體發(fā)光元件102的配置例的模式圖。實(shí)施方式3的半導(dǎo)體發(fā)光元件102與實(shí)施方式1、2不同，其結(jié)構(gòu)為不具有作為電阻元件的η型半導(dǎo)體層。如圖8所示，在基板1上以分開的方式形成有兩個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)(LED1、LED2)，所述兩個(gè)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)是對(duì)η型半導(dǎo)體層、活性層以及ρ型半導(dǎo)體層進(jìn)行層壓而成的，并且具備配線層7、以及連接在該配線層7上的焊接電極71，所述配線層7用于對(duì)一個(gè)LED結(jié)構(gòu)(LEDl) 的η型半導(dǎo)體層和其他LED結(jié)構(gòu)(LED2)的ρ型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接。另外，在用于對(duì)一個(gè) LED結(jié)構(gòu)(LEDl)的ρ型半導(dǎo)體層和其他LED結(jié)構(gòu)(LED2)的η型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接的配線層7上，連接了其他的焊接電極71。即、通過在一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)光元件102內(nèi)形成了逆向并列連接的一對(duì)LED結(jié)構(gòu)(半導(dǎo)體層)，從而在將一個(gè)LED結(jié)構(gòu)作為發(fā)光元件進(jìn)行使用時(shí)，由于其他LED結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)該一個(gè)LED結(jié)構(gòu)所施加的靜電和過電壓，因此不用在外部設(shè)置保護(hù)元件就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)。另外，也可以實(shí)現(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或降低成本。如圖1至圖4所示，雖然在上述實(shí)施方式1中，其結(jié)構(gòu)為，設(shè)置有逆向并列連接的一對(duì)LED結(jié)構(gòu)LED1、LED2(半導(dǎo)體層)、以及與該LED結(jié)構(gòu)進(jìn)行串聯(lián)連接的兩個(gè)電阻元件R1、 R2，但是并不僅限于此，例如，也可以是具備電阻元件Rl和LEDl的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，半導(dǎo)體發(fā)光元件具備第一焊接電極，其與半導(dǎo)體層(LEDl)的η型半導(dǎo)體層或者ρ型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層(例如P型半導(dǎo)體層)進(jìn)行連接；第一電阻用的η型半導(dǎo)體層(R1)， 其與半導(dǎo)體層(LEDl)分開并形成在基板上；第二焊接電極以及第一電極，其以隔開的方式形成在第一電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第一配線層，其用于對(duì)第一電極和半導(dǎo)體層 (LEDl)的另一種類型的層(例如η型半導(dǎo)體層)進(jìn)行連接。通過設(shè)成具備電阻元件Rl和 LEDl的結(jié)構(gòu)，從而不需要用于設(shè)定電流值的外部電阻，就能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的進(jìn)一步減少、 節(jié)省空間或降低成本，同時(shí)也不需要為了獲得所希望的亮度而對(duì)于在LED中流動(dòng)的電流進(jìn)行設(shè)定的電路設(shè)計(jì)，僅通過施加預(yù)先規(guī)定的電壓就能夠獲得所希望的亮度。另外，在具備電阻Rl和LEDl的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步具備LED2。在這種情況下， 半導(dǎo)體發(fā)光元件具備其他半導(dǎo)體層(LED2)和第二配線層，所述其他半導(dǎo)體層(LED2)與半導(dǎo)體層(LEDl)分開并形成在基板上；所述第二配線層用于對(duì)該半導(dǎo)體層(LEDl)的η型半導(dǎo)體層和其他半導(dǎo)體層(LED2)的ρ型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接，并且對(duì)該半導(dǎo)體層(LEDl)的ρ型半導(dǎo)體層和其他半導(dǎo)體層(LED2)的η型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接。而且，在具備電阻Rl和LEDl 的基礎(chǔ)上，還進(jìn)一步具備LED2，通過該結(jié)構(gòu)，從而在將一個(gè)LED結(jié)構(gòu)作為發(fā)光元件進(jìn)行使用時(shí)，由于其他LED結(jié)構(gòu)可以降低對(duì)該一個(gè)LED結(jié)構(gòu)所施加的靜電和過電壓，因此不用在外部設(shè)置保護(hù)元件就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)。另外，還能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或降低成本等。圖9是表示本實(shí)施方式的發(fā)光裝置200的結(jié)構(gòu)之一例的模式圖。發(fā)光裝置200具備作為發(fā)光二極管的上述半導(dǎo)體發(fā)光元件100、101、102中的任意一個(gè)；以及對(duì)半導(dǎo)體發(fā)光元件100、101、102中的任意一個(gè)進(jìn)行收納的收納部。如圖9所示，發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)200具備引線框201和202。在引線框201 的一個(gè)端部上，設(shè)有作為收納部的凹部201a。通過管芯焊接，將半導(dǎo)體發(fā)光元件(LED芯片)100粘接固定在凹部201a的底部上。LED芯片100的一個(gè)焊接電極，通過電線204與引線框201進(jìn)行引線接合，另一個(gè)焊接電極通過電線204與引線框202進(jìn)行引線接合。通過在凹部201a內(nèi)填充了透光性的樹脂，從而形成用于覆蓋LED芯片100的被覆部203。另外，也可以在被覆部203內(nèi)包含與 LED芯片100的發(fā)光色對(duì)應(yīng)的熒光體205。將形成了被覆部203的引線框201和202的端部，收納在前端部為凸?fàn)畹耐哥R206 中。透鏡206是由環(huán)氧樹脂等透光性的樹脂而形成的。發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)200中收納有上述的半導(dǎo)體發(fā)光元件100。由此，可以在靜電和過電壓下得到保護(hù)。另外，還可以提供一種發(fā)光裝置，其由于不需要與外部連接的電阻和保護(hù)元件，因此能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間或降低成本。另外，可以將安裝了多個(gè)上述發(fā)光二極管200的電路基板、以及為了獲得所需要的亮度而在發(fā)光二極管200中用于驅(qū)動(dòng)規(guī)定電壓的電源部等，組裝到圖10所示的照明裝置 300、圖11所示的顯示裝置400、圖12所示的信號(hào)燈器500、或者圖13所示的道路信息裝置 600等的裝置中。例如照明裝置300、顯示裝置400、信號(hào)燈器500、或者道路信息裝置600 具備作為光源的本實(shí)施方式的發(fā)光裝置(發(fā)光二極管)200。由此，可以提供一種能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)部件件數(shù)的減少、節(jié)省空間、小型化或成本降低的照明裝置、顯示裝置、信號(hào)燈器或道路信息裝置。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體發(fā)光元件，其在基板上形成了對(duì)η型半導(dǎo)體層、活性層以及P型半導(dǎo)體層進(jìn)行層壓的半導(dǎo)體層，其特征在于，具備第一焊接電極，其與所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或者ρ型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接；第一電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上； 第二焊接電極和第一電極，其以隔開的方式形成在該第一電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第一配線層，其用于對(duì)該第一電極和所述半導(dǎo)體層的另一種類型的層進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備 其他半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上；第二配線層，其用于對(duì)所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層和所述其他半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接，并且對(duì)所述半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體層和所述其他半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層進(jìn)行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備第二電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上； 所述第一焊接電極和第二電極，其以隔開的方式形成在該第二電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第三配線層，其用于對(duì)該第二電極和所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或者P型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于，具備第二電阻用的η型半導(dǎo)體層，其與所述半導(dǎo)體層分開并形成在所述基板上； 所述第一焊接電極和第二電極，其以隔開的方式形成在該第二電阻用的η型半導(dǎo)體層的表面上；第三配線層，其用于對(duì)該第二電極和所述半導(dǎo)體層的η型半導(dǎo)體層或者P型半導(dǎo)體層的任意一種類型的層進(jìn)行連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述基板為矩形形狀；在所述基板的一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成有所述半導(dǎo)體層； 在所述基板的另一個(gè)對(duì)角線上的角部附近分別形成有所述焊接電極； 在所述基板周邊的至少一邊的附近，形成有所述電阻用的η型半導(dǎo)體層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件，其特征在于， 所述電阻用的η型半導(dǎo)體層的電阻值為100 Ω 5000 Ω。
7.一種發(fā)光裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體發(fā)光元件；以及用于收納該半導(dǎo)體發(fā)光元件的收納部。
8.一種照明裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置。
9.一種顯示裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置。
10.一種信號(hào)燈器，其特征在于，具備權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置。
11.一種道路信息裝置，其特征在于，具備權(quán)利要求7所述的發(fā)光裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體發(fā)光元件、發(fā)光裝置、照明裝置、顯示裝置、信號(hào)燈器和道路信息裝置，所述半導(dǎo)體發(fā)光元件不用在外部設(shè)置保護(hù)元件就能夠在靜電和過電壓下得到保護(hù)。發(fā)光元件(100)在矩形形狀的基板(1)的一個(gè)對(duì)角線上的角部附近，以分開的方式分別形成LED結(jié)構(gòu)，所述LED結(jié)構(gòu)由對(duì)n型半導(dǎo)體層(LED結(jié)構(gòu))(20)、活性層(未圖示)以及p型半導(dǎo)體層(3)進(jìn)行層壓的半導(dǎo)體層所構(gòu)成。另外，在基板(1)的另一個(gè)對(duì)角線上的角部附近，分別形成俯視為圓形的焊接電極(71、71)。此外，在基板(1)的相對(duì)置的邊緣附近，形成由n型半導(dǎo)體層(22)、(21)所構(gòu)成的電阻元件。
文檔編號(hào)H01L27/15GK102263120SQ20111013713
公開日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月24日
發(fā)明者須田修平 申請(qǐng)人:星和電機(jī)株式會(huì)社